Bei diesem Verfahren wird ein DNA-Strang durch ein klitzekleines Loch in einer künstlichen Membran gezogen – quasi wie ein Faden durch ein Nadelöhr. Die Membranen bestehen aus biologischen oder synthetischen Materialien und weisen einen hohen elektrischen Widerstand auf. Fyta arbeitet mit Membranen aus Siliciumnitrid oder Graphen, die in einer unter Spannung stehenden Salzlösung stecken. Die Nanoporen sind im Gegensatz zu gewöhnlichen Ionenkanälen permanent geöffnet und erlauben einen konstanten Molekülfluss durch die Membrane. Die Ionen bewegen sich von einer Seite der Membrane auf die andere und erzeugen so elektrischen Strom. Mit jeder der vier verschiedenen DNA-Basen A, G, C und T, die sich durch die Nanoporen bewegen, verändert sich die Stromstärke um einen eindeutigen Wert. Dieser wiederum lässt durch die Goldelektroden, die in die Nanopore gesteckt werden, sehr schnell auslesen.
Eine Schwierigkeit gab es allerdings: „Wir haben nach einem Weg gesucht, um die Überlappung der Signale, beispielsweise der Nukleobasen oder auch der Salzlösung, in der die Nanopore schwimmt, zu verhindern. Denn diese führt zu verfälschten Ergebnissen“,erklärt Fyta. Diese Überlappung ist vergleichbar mit einzelnen Buchstaben, die so ineinander verschwimmen, dass sich schließlich das Wort nicht mehr entziffern lässt. Die Lösung: Diamanten. „Um ein Mischen der Signale zu verhindern, haben wir die Goldelektroden mit einer zusätzlichen Diamantschicht modifiziert“, so die Junior-Professorin. „Das war ein entscheidender Durchbruch, denn dadurch ändert sich die Wechselwirkung zwischen DNA und Nanopore. Je nachdem, welche Nukleobase gerade durch die Nanopore gezogen wird, fällt das Signal sehr unterschiedlich aus.“ Rund drei Jahre hat die Physikerin mit ihrem Team geforscht, ehe sie im Juni 2016 erste Erfolge vermelden konnten. „Damit sind wir aber längst nicht am Ende unserer Forschungen angelangt“, sagt Fyta. „Unsere Entdeckung ist bisher rein theoretischer Natur. Jetzt müssen wir unsere Beobachtungen am Computer verfeinern, ehe wir unsere Überlegungen auch in der Praxis durchführen – in der Wissenschaft geht eben alles Schritt für Schritt.“